Scoperto un nuovo antibiotico isolato da batteri mai studiati in precedenza, chiamato clovibactina, in grado di combattere i batteri Gram-positivi multiresistenti
La resistenza agli antibiotici è un grave problema di sanità pubblica. Le nuove molecole in fase di sviluppo sono poche, ma di recente è stato scoperto un nuovo antibiotico isolato da batteri mai studiati in precedenza, chiamato clovibactina, che sembra essere in grado di combattere i batteri Gram-positivi multiresistenti grazie a meccanismi d’azione insoliti, apparentemente senza causare resistenza. La ricerca è stata pubblicata sulla rivista Cell.
L’introduzione degli antibiotici ha rivoluzionato la medicina, fornendo un trattamento efficace per malattie infettive che un tempo erano fatali e consentendo la medicina moderna, come la chirurgia e il trapianto di organi. Tuttavia lo sviluppo diffuso delle resistenze batteriche ne ostacola l’efficacia e la durata nel tempo, rendendo necessaria la scoperta di nuovi farmaci contro gli agenti patogeni umani.
Nel 2019 quasi 5 milioni di decessi in tutto il mondo sono stati associati alla resistenza batterica agli antibiotici, con 1,27 milioni dei quali ad essa direttamente attribuibili. Se questa tendenza dovesse continuare senza che siano disponibili nuovi farmaci per il trattamento delle infezioni batteriche, si stima che entro il 2050 moriranno ogni anno 10 milioni di persone a causa dell’antibiotico-resistenza.
Il nuovo potenziale farmaco è stato scoperto e studiato dai ricercatori dell’Università di Utrecht nei Paesi Bassi, dell’Università di Bonn in Germania, del Centro tedesco per la ricerca sulle infezioni, della Northeastern University di Boston e della NovoBiotic Pharmaceuticals di Cambridge, Massachusetts.
«Dal momento che la clovibactina è stata isolata da batteri che prima non potevano essere coltivati, i batteri patogeni non sono mai entrati in contatto con questo antibiotico e non hanno avuto modo di sviluppare una resistenza» ha affermato Markus Weingarth, ricercatore presso il dipartimento di chimica dell’Università di Utrecht.
Uno di tanti batteri prima impossibili da coltivare
La clovibactina è stata isolata dal terreno sabbioso della Carolina del Nord ed è stata studiata utilizzando il dispositivo iCHip, sviluppato nel 2015. Questa tecnica ha permesso ai ricercatori di coltivare la “materia oscura batterica”, i cosiddetti batteri non coltivabili, che compongono un gruppo a cui appartiene il 99% dei batteri.
Dato che l’efficacia degli antibiotici diminuisce progressivamente e la scoperta di nuove molecole non riesce a compensare questo calo di efficienza, si cerca di analizzare le comunità microbiche che occupano nicchie particolari. Tuttavia ogni habitat e ogni comunità microbica presenta una frazione non coltivabile, ovvero una quota di batteri che non possono essere coltivati in laboratorio. Per ottimizzare il processo di crescita batterica è stata sviluppata la tecnologia iChip, un sistema che, attraverso numerosi passaggi, permette ai batteri di rimanere in contatto con numerosi fattori della loro nicchia di origine portando a una crescita di un numero maggiore di specie rispetto a quelle ottenibili con i metodi tradizionali.
Grazie a questo dispositivo nel 2020 è stato scoperto anche l’antibiotico teixobactin, efficace contro i batteri Gram-positivi grazie a un meccanismo d’azione è simile a quello della clovibactina e uno dei primi antibiotici veramente nuovi da decenni.
Efficace contro diversi ceppi di batteri resistenti
Nell’articolo pubblicato gli autori hanno dimostrato che la clovibactina agisce attraverso diversi meccanismi e che ha trattato con successo topi infettati dallo Staphylococcus aureus. La molecola ha mostrato attività antibatterica contro un’ampia gamma di agenti patogeni Gram-positivi, tra cui ceppi di S. aureus resistenti a meticillina, daptomicina e vancomicina, come anche Enterococcus faecalis ed E. faecium resistenti alla vancomicina difficili da trattare. Nei confronti dell’Escherichia coli è stato meno efficace in confronto a un ceppo E. coli WO153 privo della membrana esterna, probabilmente a causa di un’insufficiente penetrazione del composto, hanno osservato gli autori.
Un nuovo meccanismo d’azione con pochi effetti collaterali
La clovibactina agisce contemporaneamente su tre molecole essenziali per la costruzione delle pareti batteriche legandosi alla loro porzione pirofosfato: C55PP, lipide II e lipide IIIWTA, che provengono da diverse vie biosintetiche della parete cellulare. «La clovibactina avvolge strettamente il pirofosfato come un guanto, creando una sorta di gabbia, da cui deriva il suo nome (dalla parola greca klouvi, che significa gabbia)» ha detto Weingarth.
La caratteristica importante del meccanismo della clovibactina è che si lega solo al pirofosfato immutabile comune ai precursori della parete cellulare, ignorando la porzione variabile zuccherina/peptidica dei bersagli, rendendo pertanto più difficile lo sviluppo di resistenza da parte dei batteri. Dopo aver legato le molecole target si autoassembla in grandi fibrille sulla superficie delle membrane batteriche, che rimangono stabili e intrappolano il batterio per tutto il tempo necessario perché possa essere neutralizzato dal sistema immunitario.
Infine, dato che la clovibactina prende di mira le cellule batteriche ma non quelle umane, si prevede che non dovrebbe causare eventi avversi di rilievo. «Poiché queste fibrille si formano solo sulle membrane batteriche e non su quelle umane, presumibilmente sono anche la ragione per cui la clovibactina danneggia selettivamente le cellule batteriche ma non è tossica per quelle umane» ha commentato Weingarth.
Prima che l’antibiotico possa essere considerato un potenziale trattamento sono tuttavia necessari altri studi, in particolare sull’uomo.
Referenze
Shukla R et al. An antibiotic from an uncultured bacterium binds to an immutable target. Cell. 2023 Sep 14;186(19):4059-4073.e27.